“凌日系外行星勘測(cè)人造衛(wèi)星”(TESS)在軌工作示意圖
TESS小組的合作方包括麻省理工學(xué)院的卡維利天體物理與空間研究學(xué)院(MKI)以及麻省理工林肯實(shí)驗(yàn)室;美國(guó)宇航局的戈達(dá)德空間飛行中心;軌道科學(xué)公司;美國(guó)宇航局埃姆斯研究中心;哈佛-史密松天體物理中心;宇航集團(tuán)以及空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所。
該項(xiàng)目的首席科學(xué)家由麻省理工卡維利天體物理與空間研究學(xué)院的高級(jí)研究科學(xué)家喬治·瑞科爾(George Ricker)擔(dān)任。其將運(yùn)用一組廣角相機(jī)陣列掃描全天并借助凌星法搜尋系外行星，從地球大小的行星到木星那樣的氣態(tài)巨行星都將是搜尋目標(biāo)，搜索主要的覆蓋范圍將是距離太陽(yáng)系較近的明亮恒星。所謂系外行星是指圍繞其它恒星運(yùn)行的行星，而所謂凌星則是指系外行星從我們觀察的視線(xiàn)方向上經(jīng)過(guò)，遮擋部分恒星的光芒，從而讓我們得以探測(cè)到它們的存在。
瑞科爾表示：“TESS項(xiàng)目將實(shí)施首次天基全天凌星巡天，其巡視覆蓋面積將比起此前的類(lèi)似項(xiàng)目高出400倍以上。預(yù)計(jì)它將在太陽(yáng)系附近空間內(nèi)新發(fā)現(xiàn)數(shù)千顆隱匿的系外行星，而其主要的關(guān)注對(duì)象則是和地球大小相似的那些行星。”
獨(dú)特的軌道
TESS的實(shí)施得益于麻省理工的研究團(tuán)隊(duì)在過(guò)去7年間發(fā)展出的新技術(shù)。瑞科爾說(shuō)：“對(duì)于TESS而言，我們得以成功地為它涉及出一條最佳軌道，在這條軌道上運(yùn)行，探測(cè)器和地球和月球之間的距離都恰到好處。”
在這條軌道上運(yùn)行，探測(cè)器大約每?jī)芍軙?huì)接近地球一次，此時(shí)可以允許進(jìn)行高速率的數(shù)據(jù)傳輸并且與此同時(shí)讓探測(cè)器本身保持在地球有害的輻射帶范圍之外。這一最優(yōu)化軌道將可以維持?jǐn)?shù)十年之久，讓TESS探測(cè)器的相機(jī)系統(tǒng)保持在一個(gè)非常穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)。
有了TESS探測(cè)器之后，科學(xué)家們便將有能力對(duì)大量系外行星的質(zhì)量，大小，軌道和大氣等各項(xiàng)參數(shù)開(kāi)展考察，并對(duì)一部分位于宜居帶范圍內(nèi)的類(lèi)地行星開(kāi)展相關(guān)研究。TESS項(xiàng)目的觀測(cè)結(jié)果也將為未來(lái)即將升空的新一代詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡，以及其它未來(lái)將要投入使用的新建大型地面望遠(yuǎn)鏡做進(jìn)一步觀測(cè)提供初步觀測(cè)目標(biāo)清單。
TESS項(xiàng)目組成員除了瑞科爾之外還包括MIT物理學(xué)助理教授喬西·維恩(Josh Winn)以及MIT行星和物理學(xué)教授薩拉·賽格爾(Sara Seager)。維恩表示：“我們對(duì)于TESS項(xiàng)目的入選感到興奮不已，這是系外行星研究領(lǐng)域合乎邏輯的下一步驟。”賽格爾也補(bǔ)充道：“TESS項(xiàng)目的入選增加了我們?cè)谖磥?lái)10年在其它行星上發(fā)現(xiàn)生命跡象的可能性。”
基于大學(xué)的團(tuán)隊(duì)
MKI高級(jí)研究科學(xué)家羅蘭德·萬(wàn)德斯皮克(Roland Vanderspek)和喬伊·維蘭斯納(Joel Villasenor)將分別擔(dān)任項(xiàng)目的副首席科學(xué)家以及載荷科學(xué)家。首席研究科學(xué)家阿蘭·萊維(Alan Levine)也將參與研究工作。來(lái)自林肯實(shí)驗(yàn)室的托尼·史密斯(Tony Smith)將負(fù)責(zé)TESS項(xiàng)目的載荷管理，林肯實(shí)驗(yàn)室還將負(fù)責(zé)TESS探測(cè)器上的光學(xué)相機(jī)研制以及CCD設(shè)備。
MKI研究所主管，MIT物理學(xué)教授杰克·哈維特(Jackie Hewitt)表示：“美國(guó)宇航局探索者計(jì)劃給了我們一個(gè)絕佳的機(jī)會(huì)，讓我們這樣一個(gè)大學(xué)的小團(tuán)隊(duì)能夠開(kāi)展最前沿的空間科學(xué)研究，并由此趕上快速發(fā)展中的系外行星科學(xué)。”他說(shuō)：“在MIT，TESS擁有來(lái)自MKI研究所，物理系以及地球，大氣和行星科學(xué)系的教授和其它同事組成的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，我們還將聚集鼓勵(lì)我們的學(xué)生參與到這項(xiàng)工作中來(lái)。”
此前進(jìn)行的地基巡天項(xiàng)目主要針對(duì)的是那些巨型的系外行星。而美國(guó)宇航局的開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡在其工作期間已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量小型的系外行星目標(biāo)，但是開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡所觀測(cè)的那些系外行星的母恒星都是比較暗淡的，難以進(jìn)行研究。相比之下，TESS項(xiàng)目將會(huì)找出存在于那些明亮恒星周?chē)男⌒拖低庑行恰?/p>
瑞科爾表示：“TESS將要獲取的將是一份列出太陽(yáng)系附近所有明亮恒星周?chē)l(fā)生凌星現(xiàn)象的小質(zhì)量恒星的數(shù)據(jù)庫(kù)，這些行星毫無(wú)疑問(wèn)將是未來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)考察的首選目標(biāo)。”
探查中子星的奧秘
此次另外一項(xiàng)在美國(guó)宇航局獲選的項(xiàng)目是“中子星內(nèi)部組成探測(cè)器(NICER)”。這一設(shè)備將被安裝在國(guó)際空間站上，用于測(cè)量宇宙X射線(xiàn)源變化，即所謂“X射線(xiàn)時(shí)變”。這樣的探測(cè)將有望揭示中子星內(nèi)部的奇異物質(zhì)狀態(tài)，并探查這些星體的表面和內(nèi)部物質(zhì)組成。NICER項(xiàng)目的首席科學(xué)家是美國(guó)宇航局戈達(dá)德空間飛行中心的凱斯·格蘭德羅(Keith Gendreau)。與此同時(shí)，由瑞科爾領(lǐng)銜的MKI團(tuán)隊(duì)同時(shí)也是NICER項(xiàng)目的合作伙伴。
約翰·格蘭斯菲爾德(John Grunsfeld)是美國(guó)宇航局科學(xué)項(xiàng)目副主管，在近期發(fā)表的一份宇航局聲明中他表示：“探索者計(jì)劃擁有資助開(kāi)展最具創(chuàng)新性項(xiàng)目的悠久歷史，這些項(xiàng)目旨在解答那些空間科學(xué)領(lǐng)域最令人感到驚奇的問(wèn)題。”他說(shuō)：“這兩項(xiàng)計(jì)劃的入選和實(shí)施將讓我們得以了解組成中子星的奇異物質(zhì)成分和狀態(tài)，并找出那些可能隱匿在近距離明亮恒星周?chē)男≠|(zhì)量行星，這些系外行星都將是未來(lái)的大型觀測(cè)設(shè)備，如詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行進(jìn)一步研究的目標(biāo)。”
探索者項(xiàng)目是美國(guó)宇航局連續(xù)實(shí)施的歷史最悠久的項(xiàng)目計(jì)劃，迄今已經(jīng)有超過(guò)90個(gè)項(xiàng)目受其資助下實(shí)施。該項(xiàng)目從1958年開(kāi)始執(zhí)行，旗下的首顆探測(cè)器是“探索者-1號(hào)”，這顆衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了地球的輻射帶。另一個(gè)探索者計(jì)劃資助下的項(xiàng)目是宇宙微波背景輻射探測(cè)器，這顆探測(cè)器獲得的數(shù)據(jù)及其分析結(jié)果達(dá)成的科學(xué)進(jìn)展讓項(xiàng)目負(fù)責(zé)人獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。該項(xiàng)目整體由美國(guó)宇航局戈達(dá)德空間飛行中心負(fù)責(zé)管理工作。(晨風(fēng))
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